厲玉鳴《化工儀表及自動化》課件第五章 溫度檢測

1、化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 化工儀表及自動化化工儀表及自動化第五章第五章 溫度檢測溫度檢測化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 內容提要內容提要n 概述概述n測溫儀表的分類測溫儀表的分類n溫度檢測的基本原理溫度檢測的基本原理n 熱電偶溫度計熱電偶溫度計n熱電偶熱電偶n補償導線與冷端溫度補償補償導線與冷端溫度補償n 熱電阻溫度計熱電阻溫度計n 測溫原理測溫原理n 常用熱電阻常用熱電阻1化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 內容提要內容提要n 溫度變送器溫度變送器n電動溫度變送器電動溫度變送器n一體化溫度變送器一體化溫度變送器n智能式溫度變送器智能式溫度變送器2化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第

2、一節(jié) 概述概述n 一、測溫儀表的分類一、測溫儀表的分類 溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質隨冷熱程度不同而變化的特性來加以間接測量。（溫標是溫度數(shù)值化的標尺。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點即零點和測量溫度的基本單位。各種溫度計的刻度數(shù)值均由溫標確定。如攝氏溫標,規(guī)定標準大氣壓下純水的冰融點0度，水沸點100度，中間等分為100格，每格為攝氏1度，符號。華氏溫標 ，規(guī)定標準大氣壓下純水的冰融點32度，水沸點212度，中間等分為180格，每格為華氏1度，符號 。華氏溫標與攝氏溫標有以下關系： 熱力學溫標、國際溫標。） 接觸式與非接觸

3、式 3)32(95FC化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述接接觸觸式式測測溫溫儀儀表表玻璃液體玻璃液體溫度計溫度計 結構簡單結構簡單、使用方便使用方便、測測量準確量準確、價格低廉價格低廉 容易破損、讀數(shù)麻煩、一般只容易破損、讀數(shù)麻煩、一般只能現(xiàn)場指示能現(xiàn)場指示 , ,不能記錄與遠傳不能記錄與遠傳-100-100100100（150150）有機液體）有機液體0 0 350350（-30 -30 650650）水銀）水銀雙金屬雙金屬溫溫度計度計結構簡單、機械強度大、結構簡單、機械強度大、價價格低、能記錄、報警與自格低、能記錄、報警與自控控 精度低、不能離開測量點測量精度低、不能

4、離開測量點測量 ,量程與使用范圍均有限量程與使用范圍均有限 0 0 300300（-50 -50 600600）壓力式溫壓力式溫度計度計結構簡單、不怕震動、具結構簡單、不怕震動、具有防爆性、價格低廉、能有防爆性、價格低廉、能記錄、報警與自控記錄、報警與自控 精度低、測量距離較遠時精度低、測量距離較遠時 ,儀儀表的滯后性較大、一般離開測表的滯后性較大、一般離開測量點不超過量點不超過 10米米 0 0 500500（-50 -50 600600）液體型）液體型0 0 100100（-50 -50 200200）蒸汽型）蒸汽型電阻溫度電阻溫度計計測量精度高測量精度高 ,便于遠距離、便于遠距離、多點、

5、集中測量和自動控多點、集中測量和自動控制制 結構復雜、不能測量高溫結構復雜、不能測量高溫 ,由由于體積大于體積大 ,測點溫度較困難測點溫度較困難 -150 -150 500500（-200 -200 600600）鉑電阻）鉑電阻0 0 100100（-50 -50 150150）銅電阻）銅電阻-50 -50 150150（180180）鎳電阻）鎳電阻-100 -100 200200（300300）熱敏電阻）熱敏電阻熱電偶溫熱電偶溫度計度計測溫范圍廣測溫范圍廣 ,精度高精度高 ,便于便于遠距離、多點、集中測量遠距離、多點、集中測量和自動控制和自動控制 需冷端溫度補償需冷端溫度補償 ,在低溫段測在

6、低溫段測量精度較低量精度較低 -20 -20 13001300（16001600）鉑銠）鉑銠1010- -鉑鉑-50 -50 10001000（12001200）鎳鉻）鎳鉻- -鎳硅鎳硅-40 -40 800800（900900）鎳鉻）鎳鉻- -銅鎳銅鎳-40 -40 300300（350350）銅）銅- -銅鎳銅鎳非接非接觸式觸式測溫測溫儀表儀表光學高溫光學高溫計計攜帶用、可測量高溫、測攜帶用、可測量高溫、測溫時不破壞被測物體溫度溫時不破壞被測物體溫度場場 測量時測量時 ,必須經過人工調整必須經過人工調整 ,有有人為誤差人為誤差 ,不能作遠距離測量不能作遠距離測量 ,記錄和自控記錄和自控 9

7、00 900 20002000（700 700 20002000）輻射高溫輻射高溫計計測溫元件不破壞被測物體測溫元件不破壞被測物體溫度場溫度場 ,能作遠距離測量、能作遠距離測量、報警和自控、測溫范圍廣報警和自控、測溫范圍廣 只能測高溫只能測高溫,低溫段測量不準低溫段測量不準,環(huán)境條件會影響測量精度環(huán)境條件會影響測量精度,連續(xù)連續(xù)測高溫時須作水冷卻或氣冷卻測高溫時須作水冷卻或氣冷卻 100 100 20002000（50 50 20002000）4化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述圖5-1 雙金屬片5圖5-2 雙金屬溫度信號器1雙金屬片；2調節(jié)螺釘；3絕緣子；4信號燈 利用

8、液體或固體受熱時產生熱膨脹的原理,可以制成膨脹式溫度計。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述6化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計n 一、熱電偶一、熱電偶7是以熱電效應為基礎的測溫儀表。圖5-3 熱電偶溫度計測溫系統(tǒng)示意圖1熱電偶；2導線；3測量儀表由三部分組成：熱電偶；測量儀表；連接熱電偶和測量儀表的導線。 圖5-4 熱電偶示意圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計8圖5-5 熱電現(xiàn)象圖5-6 接觸電勢形成的過程 0000,tetettEtetettEBAABABAB左圖閉合回路中總的熱電勢左圖閉合回

9、路中總的熱電勢或或圖5-7 熱電偶原理化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n n 熱電勢由接觸點電勢（熱電勢由接觸點電勢（2個）和溫差電勢（個）和溫差電勢（2個）構成。個）構成。n 接觸點電勢接觸點電勢eAB(t),eAB(t0),n e為單位電荷，為單位電荷，e=1.610-19c，K為玻爾茨曼常數(shù)為玻爾茨曼常數(shù)K=1.3810-23j/kn 溫差電勢溫差電勢eA(t,t0),eB(t,t0)，)()()(TTBAleKTTenABttAtTTAtAddtdeKTTe)(1),(00化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n n 一般情況下，熱電偶的接觸點電勢遠大于溫差電勢，所以，一般情況下，熱電偶的接觸點

10、電勢遠大于溫差電勢，所以，熱電偶的熱電勢的大小及極性都取決于接觸電勢，密度大熱電偶的熱電勢的大小及極性都取決于接觸電勢，密度大的導體是正極，密度小的導體是負極。的導體是正極，密度小的導體是負極。n 所以，熱電偶的總電勢表示為所以，熱電偶的總電勢表示為 0000,tetettEtetettEBAABABAB或或化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 由于熱電極的材料不同,所產生的接觸熱電勢亦不同,因此不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產生的熱電勢是不同的。 熱電偶一般都是在自由端溫度為0時進行分度的,因此,若自由端溫度不為0而為t0時,則熱電勢與溫度之間的關

11、系可用下式進行計算。 EAB(t,t0) = EAB(t,0) -EAB(t0,0) 9化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計舉例舉例例5-1 今用一只鎳鉻-鎳硅熱電偶,測量小氮肥廠中轉化爐的溫度,已知熱電偶工作端溫度為800,自由端(冷端)溫度為30,求熱電偶產生的熱電勢 E(800,30)。 解：由附錄三可以查得 E(800,0)=33.277(mV) E(30,0)=1.203(mV) 將上述數(shù)據(jù)代入式(5-3),即得E(800,30)=E(800,0) -E(30,0)=32.074 ( mV)10化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶

12、溫度計熱電偶溫度計例5-2 某支鉑銠10-鉑熱電偶在工作時，自由端溫度t0= 30,測得熱電勢 E(t,t0) =14.195mV，求被測介質的實際溫度。解:由附錄一可以查得 E(30,0)=0.173(mV)代入式(5-3)變換得 E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=0.173+14.195=14.368(mV)再由附錄一可以查得14.368mV對應的溫度t為1400。11化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計注意：注意：由于熱電偶所產生的熱電勢與溫度的關系都是非線性的 (當然各種熱電偶的非線性程度不同),因此在自由端溫度不為零時,將所測熱電勢對應

13、的溫度值加上自由端溫度,并不等于實際的被測溫度。12化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計13利用熱電偶測量溫度時，必須要用某些儀表來測量熱電勢利用熱電偶測量溫度時，必須要用某些儀表來測量熱電勢的數(shù)值，見下圖。的數(shù)值，見下圖。 00teteteECABCABt總的熱電勢（5-4） 0000000teteteteteteCABCABCABCAB能量守恒原理（5-5） 0teteEABABt（5-6）將式（5-5）5代入式（5-4）圖3-58 熱電偶測溫系統(tǒng)連接圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計說明：說明：在熱電偶回路中接入

14、第三種金屬導線對原熱電偶在熱電偶回路中接入第三種金屬導線對原熱電偶所產生的熱電勢數(shù)值并無影響。不過必須保證引入線兩所產生的熱電勢數(shù)值并無影響。不過必須保證引入線兩端的溫度相同。端的溫度相同。 14化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計圖5-9 開路熱電偶的應用15化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計163.3.常用熱電偶的種類常用熱電偶的種類在測溫范圍內其熱電性質要穩(wěn)定在測溫范圍內其熱電性質要穩(wěn)定, ,不隨時間變化不隨時間變化; ;在測溫范圍內要有足夠物理、化學穩(wěn)定性在測溫范圍內要有足夠物理、化學穩(wěn)定性, ,不易不易被氧化或

15、腐蝕被氧化或腐蝕; ;電阻溫度系數(shù)要小電阻溫度系數(shù)要小, ,電導率要高電導率要高, ,組成熱電偶后產組成熱電偶后產生的熱電勢要大生的熱電勢要大, ,其值與溫度成線性關系或有簡單其值與溫度成線性關系或有簡單的函數(shù)關系的函數(shù)關系; ;復現(xiàn)性要好復現(xiàn)性要好, ,這樣便于成批生產這樣便于成批生產, ,而且在應用上也而且在應用上也可保證良好的互換性可保證良好的互換性; ; 材料組織均勻、要有韌性材料組織均勻、要有韌性, ,便于加工成絲。便于加工成絲。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計17熱電偶名稱熱電偶名稱代號代號分度號分度號熱電極材料熱電極材料測溫范圍測溫范圍/

16、新新 舊舊正熱電極正熱電極負熱電極負熱電極長期使用長期使用短期使用短期使用鉑銠鉑銠3030- -鉑銠鉑銠6 6鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑鎳鉻鎳鉻- -鎳硅鎳硅鎳鉻鎳鉻- -銅鎳銅鎳鐵鐵- -銅鎳銅鎳銅銅- -銅鎳銅鎳WRRWRRWRPWRPWRNWRNWREWREWRFWRFWRCWRCB BS SK KE EJ JT TLL-2LL-2LB-3LB-3EU-2EU-2- - -CKCK鉑銠鉑銠3030合金合金鉑銠鉑銠1010合金合金鎳鉻合金鎳鉻合金鎳鉻合金鎳鉻合金鐵鐵銅銅鉑銠鉑銠6 6合金合金純鉑純鉑鎳硅合金鎳硅合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金30030016001600

17、-20-2013001300-50-5010001000-40-40800800-40-40700700-400-400300300180018001600160012001200900900750750350350化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計184.4.熱電偶的構造及結構形式熱電偶的構造及結構形式圖5-10 熱電偶的結構熱電極熱電極絕緣管絕緣管保護套管保護套管接線盒接線盒化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計19n 二、補償導線與冷端溫度補償二、補償導線與冷端溫度補償 采用一種專用導線，將熱電偶的冷端延伸出來，這采

18、用一種專用導線，將熱電偶的冷端延伸出來，這既能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經濟。既能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經濟。 它也是由兩種不同性質的金屬材料制成，在一定溫度范圍內（0100）與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，其材料又是廉價金屬。見左圖。 圖5-11 補償導線接線圖化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 101teteteteECADCBDAB 假設將鎳鉻記為A、鎳硅記為B、銅記為C、銅鎳記為D,并考慮到引入銅導線對回路的總熱電勢沒有影響 (因其兩端溫度均為t0)，則圖5-11所示回路的總熱電勢為 (5-7) 01111teteteteECADC

19、BDAB 1111teteteteCABDDCAB如果假定各接點溫度全為t1，代入式(5-7)，則有(5-8)(5-9)或 由于t1一般是在100以下,在此溫度范圍內,根據(jù)補償導線的性質,有 111teteteDCCDAB(5-10)20化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 011teteCABD將此式代入式(5-9)(5-11) 00teteteteECDABDCAB將式(5-11)代入式(5-7),便有(5-12) 00teteCDAB因為 0teteEABAB故(5-13)21化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計熱電

20、偶名稱熱電偶名稱補償導線補償導線工作端為工作端為100，冷端為，冷端為00時的標準熱電勢時的標準熱電勢mVmV正極正極負極負極鉑銠鉑銠10-鉑鉑鎳鉻鎳鉻-鎳硅鎳硅鎳鉻鎳鉻-銅鎳銅鎳銅銅銅銅鎳鉻鎳鉻銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳0.640.030.034.104.100.150.156.956.950.300.30表表5-3 5-3 常用熱電偶的補償導線常用熱電偶的補償導線22化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計注意 使用補償導線時,應當注意補償導線的正、負極必須與熱電偶的正、負極各端對應相接。此外,正、負兩極的接點溫度t1應保持相同,延伸后的冷端溫度 t0應比較恒

21、定且比較低。對于鎳鉻-銅鎳等一類用廉價金屬制成的熱電偶,則可用其本身材料作補償導線,將冷端延伸到環(huán)境溫度較恒定的地方。 23化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 在應用熱電偶測溫時，只有將冷端溫度保持為，或者是進行一定的修正才能得出準確的測量結果。這樣做，就稱為。一般采用下述幾種方法。圖5-12 熱電偶冷端溫度保持的方法（1 1）熱電勢的修正方法）熱電勢的修正方法 在實際生產中，冷端溫度往往不是0，而是某一溫度t0，這就引起測量誤差。因此，必須對冷端溫度進行修正。 24化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計0 ,0 ,00t

22、EtEttEABABAB實際生產中，其冷端溫度為實際生產中，其冷端溫度為t0 0，即有即有 0 ,0 ,00tEttEtEABABAB或或 由此可知，熱電勢的修正方法是把測得的熱電勢由此可知，熱電勢的修正方法是把測得的熱電勢 EAB（t，t0），加上熱端為室溫，加上熱端為室溫t0，冷端為，冷端為00時的熱電偶時的熱電偶的熱電勢的熱電勢EAB（t0，0），才能得到實際溫度下的熱電勢，才能得到實際溫度下的熱電勢EAB（t，0）。 25化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計例例5-3 5-3 用鉑銠用鉑銠1010- -鉑熱電偶進行溫度檢測鉑熱電偶進行溫度檢測, ,熱

23、電偶的冷熱電偶的冷端溫度端溫度t0=30，顯示儀表的溫度讀數(shù)顯示儀表的溫度讀數(shù) ( (假定此儀表假定此儀表是不帶冷端溫度自動補償且是以溫度刻度的是不帶冷端溫度自動補償且是以溫度刻度的) )為為985985，試求被測溫度的實際值。，試求被測溫度的實際值。 26解解：由分度號為S的鉑銠10-鉑熱電偶分度表 (附錄一)查出985時的熱電勢值為9.412mV。也就是E(t,t0)=9.412mV,又從分度表中查得 E(t0 ,0) = E(30 ,0) = 0.173mV。將此兩個數(shù)值代入式 (5-14),得 E(t,0)=9.412mV+0.173mV=9.585(mV) 再查分度表可知,對應于9.

24、585mV的溫度t=1000,這就是該支鉑銠10-鉑熱電偶所測得的溫度實際值。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計（2 2）校正儀表零點法）校正儀表零點法 若采用測溫元件為熱電偶時，要使測溫時指示值不偏低，可預先將儀表指針調整到相當于室溫的數(shù)值上。 注意：注意：只能在測溫要求不太高的場合下應用。（3 3）補償電橋法）補償電橋法 利用不平衡電橋產生的電勢，來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。 27化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計 由于電橋是在由于電橋是在2020時平衡時平衡的，所以采用這種補償電橋時的，所以

25、采用這種補償電橋時須把儀表的機械零位預先調到須把儀表的機械零位預先調到2020處。如果補償電橋是在處。如果補償電橋是在00時平衡設計的（時平衡設計的（DDZ-DDZ-型型溫度變送器中的補償電橋），溫度變送器中的補償電橋），則儀表零位應調在則儀表零位應調在00處。處。圖5-13 具有補償電橋的熱電偶測溫線路28化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度計熱電偶溫度計29（4 4）補償熱電偶法）補償熱電偶法 在實際生產中，為了節(jié)省補償導線和投資費用，常用多支熱電偶而配用一臺測溫儀表。 圖5-14 補償熱電偶連接線路化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n n 熱電偶：熱電偶：n 參比端溫度

26、補償參比端溫度補償n 補償導線的極性不能接反補償導線的極性不能接反n 分度號應與配接的變送、顯示儀表分度號一致分度號應與配接的變送、顯示儀表分度號一致n 在與采用補償電橋法進行參比端溫度補償?shù)膬x表（如在與采用補償電橋法進行參比端溫度補償?shù)膬x表（如電子電位差計、溫度變送器等）配套測溫時，熱電偶的參電子電位差計、溫度變送器等）配套測溫時，熱電偶的參比端要與補償電阻感受相同溫度。比端要與補償電阻感受相同溫度。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計30 在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計來進行溫在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計來進行溫度的測量較為適宜。度的測量較

27、為適宜。 是由熱電阻，顯示儀表以及連接導線所組成。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計001ttRRt 對于線性變化的熱電阻來說，其電阻值與溫度關系如下式 tRRtt0 熱電阻溫度計適用于測量熱電阻溫度計適用于測量-200-200+500+500范圍內液體、范圍內液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。氣體、蒸汽及固體表面的溫度。n 一、測溫原理一、測溫原理 利用熱電阻的電阻值隨溫度變化而變化的特性來利用熱電阻的電阻值隨溫度變化而變化的特性來進行溫度測量的。進行溫度測量的。 31化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計n 二、工業(yè)

28、常用熱電阻二、工業(yè)常用熱電阻 電阻溫度系數(shù)、電阻率要大； 熱容量要?。?在整個測溫范圍內，應具有穩(wěn)定的物理、化學性質和良好的復制性； 電阻值隨溫度的變化關系，最好呈線性； 價格便宜。 32化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計331.1.鉑電阻鉑電阻 金屬鉑容易提純,在氧化性介質中具有很高的物理化學穩(wěn)定性,有良好的復制性。但價格較貴。 要確定 Rtt的關系,首先要確定 R0的大小。R0不同, Rtt的關系也不同。這種Rtt的關系稱為分度表,用分度號來表示。 工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號為 Pt100 ,它的 R0 = 100,其分度表見附錄四。 化學工業(yè)出版

29、社化學工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 熱電阻溫度計熱電阻溫度計342.2.銅電阻銅電阻 金屬銅易加工提純，價格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線性關系；在測溫范圍為-50+150內，具有很好的穩(wěn)定性。 tRRt10 在-50+150的范圍內，銅電阻與溫度的關系是線性的。即 工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R050，對應的分度號為Cu50。另一種是R0100，對應的分度號為Cu100?；瘜W工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n n 熱電阻：熱電阻：n 分度號應與配接的變送、顯示儀表分度號一致分度號應與配接的變送、顯示儀表分度號一致n 采用三線制接法采用三線制接法化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 熱

30、電阻溫度變送器輸入熱電阻信號給輸入回路。輸入熱電阻溫度變送器輸入熱電阻信號給輸入回路。輸入回路是一個不平衡電橋，熱電阻即為橋路的一個橋回路是一個不平衡電橋，熱電阻即為橋路的一個橋臂。如果是金屬熱電阻，由于連接熱電阻的導線存臂。如果是金屬熱電阻，由于連接熱電阻的導線存在電阻，且導線電阻值隨環(huán)境溫度的變化而變化，在電阻，且導線電阻值隨環(huán)境溫度的變化而變化，從而造成測量誤差，因此實際測量時采用三線制接從而造成測量誤差，因此實際測量時采用三線制接法。法。所謂三線制接法，就是從現(xiàn)場的金屬熱電阻兩所謂三線制接法，就是從現(xiàn)場的金屬熱電阻兩端引出三根材質、長短、粗細均相同的連接導線，端引出三根材質、長短、粗細

31、均相同的連接導線，其中兩根導線被接入相鄰兩對抗橋臂中，另一根與其中兩根導線被接入相鄰兩對抗橋臂中，另一根與測量橋路電源負極相連測量橋路電源負極相連。見右圖。見右圖。由于流過兩橋臂由于流過兩橋臂的電流相等，因此當環(huán)境溫度變化時，兩根連接導的電流相等，因此當環(huán)境溫度變化時，兩根連接導線因阻值變化而引起的壓降變化相互抵消，不影響線因阻值變化而引起的壓降變化相互抵消，不影響測量橋路輸出電壓的大小。測量橋路輸出電壓的大小。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器n 一、電動溫度變送器一、電動溫度變送器35 電動溫度變送器是工業(yè)生產過程中應用最

32、廣泛的一種模擬式溫度變送器,它能與常用的各種熱電偶和熱電阻配合使用,將某點的溫度或某兩點的溫差轉換成相應的標準直流電流信號輸出。 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器 DDZ-型溫度 (溫差)變送器是電動單元組合儀表中的一個變送單元。 根據(jù)輸入信號的不同，DDZ-型溫度變送器主要有熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器和直流毫伏變送器三種類型。 36化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器DDZ-型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的結構大體上可以分為溫度檢測元件、輸入電路、放大電路和反饋電路,其原理框圖如圖5-15所示。溫度檢測元件溫度

33、檢測元件輸入電路輸入電路放大電路放大電路反饋電路反饋電路被測溫度被測溫度輸出電流輸出電流I0 0 圖5-15 溫度變送器原理框圖37化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器n 二、一體化溫度變送器二、一體化溫度變送器38 它是指將變送器模塊安裝在測溫元件接線盒或專它是指將變送器模塊安裝在測溫元件接線盒或專用接線盒內的一種溫度變送器。用接線盒內的一種溫度變送器。 圖5-16 一體化溫度變送器結構框圖測溫元件和變送器模塊AD693、XTR101、 XTR103、IXR100等-20+80化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器n 三、智能式溫

34、度變送器三、智能式溫度變送器39 可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測量溫度；可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測量溫度； 具有量程范圍寬、精度高；具有量程范圍寬、精度高； 環(huán)境溫度和振動影響小、抗干擾能力強；環(huán)境溫度和振動影響小、抗干擾能力強； 質量輕；質量輕； 安裝維護方便。安裝維護方便。 由硬件部分和軟件部分兩部分構成。由硬件部分和軟件部分兩部分構成。化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 溫度變送器溫度變送器輸入板輸入板主電路板主電路板液晶顯示器液晶顯示器信號輸入信號輸入信號輸出信號輸出圖5-17 TT302溫度變送器基本構成框圖40化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 例題分析例題分

35、析1.1.用分度號為用分度號為K的鎳鉻的鎳鉻- -鎳硅熱電偶測量溫度鎳硅熱電偶測量溫度, ,在沒有采在沒有采取冷端溫度補償?shù)那闆r下取冷端溫度補償?shù)那闆r下, ,顯示儀表指示值為顯示儀表指示值為500,500,而而這時冷端溫度為這時冷端溫度為60,60,試問實際溫度應為多少試問實際溫度應為多少? ?如果熱端如果熱端溫度不變溫度不變, ,設法使冷端溫度保持在設法使冷端溫度保持在20,20,此時顯示儀表的此時顯示儀表的指示值應為多少指示值應為多少? ? 顯示儀表指示值為500時,由附錄三可以查得這時顯示儀表的實際輸入電勢為20.64mV,由于這個電勢是由熱電偶產生的,即 E(t,t0) = 20.64

36、 (mV) 由附錄三同樣可以查得 E(t0 ,0) = E(60,0) = 2.436 (mV) 41化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 例題分析例題分析 由式 (5-14)可以得到 E(t,0) = E(t,t0) + E(t0 ,0) = 20.64 + 2.436 = 23.076 (mV) 由23.076mV,查附錄三,可得 t557 即被測實際溫度為557。 當熱端為557,冷端為20時,由于E(20 ,0) = 0.798mV,故有 E(t,t0) = E(t,0) - E(t0 ,0) = 23.076 - 0.798 = 22.278 (mV) 由此電勢,查附錄三,可得顯示儀表指

37、示值約為538.4。 由此可見,當冷端溫度降低時,顯示儀表的指示值更接近于被測溫度實際值。 42化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 例題分析例題分析2.2.如果用兩支鉑銠如果用兩支鉑銠1010- -鉑熱電偶串聯(lián)來測量爐溫鉑熱電偶串聯(lián)來測量爐溫, ,連接方式連接方式分別如圖分別如圖5-18(a)5-18(a)、(b)(b)、(c)(c)所示。已知爐內溫度均勻所示。已知爐內溫度均勻, ,最最高溫度為高溫度為1000,1000,試分別計算測量儀表的測量范圍試分別計算測量儀表的測量范圍 ( (以最大以最大毫伏數(shù)表示毫伏數(shù)表示) )。 圖5-18 爐子溫度測量43化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 例題分析

38、例題分析解解: : (a)由于這時熱電偶的冷端均為0,每支熱電偶對應于1000時的熱電勢可以由附錄一查得 E(1000 ,0) = 9. 585 (mV) 兩支熱電偶串聯(lián),測量儀表所測信號的最大值為 Emax = 29.585 = 19.17 (mV) 根據(jù)這個數(shù)值可以確定儀表的測量范圍。 (b)由于這時不僅要考慮補償導線引出來以后的冷端溫度(30),而且要考慮爐旁邊補償導線與熱電偶的接線盒內的溫度(100)對熱電勢的影響。44化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 例題分析例題分析 假定補償導線 C、D與熱電偶 A、B本身在100以下的熱電特性是相同的,所以在冷端處形成的熱電勢為E(30 ,0)

39、= 0.173 (mV) 在補償導線C、D與熱電偶的連接處1、4兩點可以認為不產生熱電勢,但在接線盒內2、3兩點形成的熱電偶相當于熱電偶在100時形成的熱電勢,即E(100 ,0) = 0.645 (mV) 由于該電勢的方向與兩支熱電偶在熱端產生的電勢方向是相反的,所以這時總的熱電勢為E max = 2E(1000 ,0) - E(100 ,0) - E(30 ,0) = 29.585 - 0.645 - 0.173 = 18.352 (mV)45化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 例題分析例題分析 根據(jù)這個數(shù)值可以確定儀表的測量范圍。在這種情況下,如果爐旁邊接線盒內的溫度變化,會以測量產生較大的影響,造成較大的測量誤差。 (c)由于這時兩支熱電偶冷端都用補償導線引至遠離爐子處,冷端溫度為30,故總的熱電勢為Emax = 2E(1000 ,0) - 2E(30 ,0) = 29.585 - 20.173 = 18.824 (mV) 由此可知,在同樣都是用兩支熱電偶串聯(lián)來測量爐溫時,由于接線不同,產生的熱電勢也是不相同的,在選擇測量儀表時,一定要考慮這種情況。 46化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社 n 例題分析例題分析3.3.在上題所述三種情況時在上題所述三種情況時,